混合动力电动汽车双绕组永磁同步电机的解析建模方法研究

为了减少设计工作量，对非常规永磁同步电机（PMSM）的电磁转矩进行快速而准确的计算显得非常重要。双绕组永磁同步电机（DWPMSM）可以归类为非常规永磁同步电机，如果采用传统的设计软件，通常缺乏预测机器性能的能力。本文提出了一种分析建模方法来计算DWPMSM的电磁转矩。该方法采用保形映射来计算电机转子各个位置的磁通量水平。通过分析确定由磁铁和绕组引起的磁通密度的径向和切向分量。并对气隙中间的麦克斯韦应力张量进行积分来计算由发电机或电动机绕组引起的电磁转矩的瞬时值。

共形映射技术在DWPMSM中的应用中提供了实用而快速的解决方案。该方法基于对磁体的磁通密度分布以及电机和发电机绕组的单独磁通密度分布进行建模。通过傅立叶级数展开将磁通密度以离散形式表示。因此，串联扩展中较多的项可以为磁通密度变化产生更真实的结果。为了看到开槽效应，将磁体和绕组获得的磁通密度分布矢量与相对磁导函数相乘。

图1 带有DWPMSM的电气附件驱动（EADS）系统

通过有限元分析结果验证了所提出方法的解析解的准确性。为了进一步验证该方法的可行性，本文使用了带有24槽22极的DWPMSM的实验装置进行测试实验。实验结果表明，所提出的方法具有适当的解耦能力，且实验结果与基于保形映射建模的分析结果非常吻合。